JPS6267261A

JPS6267261A - 内燃機関のピストン

Info

Publication number: JPS6267261A
Application number: JP20594685A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Washisu; 雄洋鷲巣
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1985-09-17
Publication date: 1987-03-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は内燃機関のピストンに関し、特に潤・滑油の消
費量を節減できるようにしたピストンに関する。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関のシリンダ壁面とピストンとの間の潤滑
は、圧縮行程等におけるピストンの上昇に伴ってオイル
リング溝等に保持されているオイルがシリンダ壁面に油
膜状に塗布され、この油膜により行われる。そしてこの
油膜は、爆発行程等におけるピストンの下降に伴って、
オイルリング溝等内に溜められ、あるいはかき落とされ
てクランク室に戻ることとなる。しかしこの際、シリン
ダ壁面に残ったオイルは燃焼して消費される。

上記オイル消費量を少なくするには、ピストンの降下時
により確実にオイルをかき落とす必要がある。そこで、
従来、オイルを効率よくかき落とすことができるように
したピストンとして、オイルリング溝とピストンの内部
空間とを連通ずるオイル逃し穴を設けたものがあった（
例えば実開昭５８−１４９５４４号公報参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の内燃機関では、オイル消費量をある程度節減する
ことができるが、まだ充分ではない。そこで本発明は、
潤滑油の消費量をさらに節減するとともに、シリンダ壁
面とピストンとの潤滑をより確実に行うことを目的とし
ている。

〔問題点を解決するための手段］本発明者は、上記目的を達成するために、ピストンとシ
リンダ壁面との間の潤滑においては、油膜厚さがピスト
ンの側面位置によって異なる点、及び必要な油膜厚さの
決定要因であるピストンに作用する側圧力は、エンジン
の回転速度によって異なる点に着目し、低速回転型内燃
機関用ピストンでは、潤滑油をスラスト側のオイル逃し
穴からより多くピストン内方に逃し、一方、高速型内燃
機関用ピストンでは、上記潤滑油を一旦反スラスト側に
導き、この反スラスト側のオイル逃し穴からピストン内
方に導くことに想到したものである。

第４図は上記潤滑作用を示す原理図であり、図において
、１１はシリンダ、１０はピストン、１３はコネクチン
グロッド、１４はクランファー仏である。またＦｌ、Ｆ
２はそれぞれ圧縮行程、爆発行程において、ピストン１
０に作用する側圧力である。ここでピストン１０の側圧
力Ｆ２が作用する側部分をスラスト側１０ａ、その反対
側部分を反スラスト側Ｊｏｂとする。

圧縮行程においては、ピストン１０は反スラスト側１０
ｂ側に押し付けられ、そのため油膜厚さはスラスト側１
０ａ側が反スラスト側１０ｂ側より厚くなる。そして爆
発行程においては、上記油膜はオイルリング溝内にかき
集められることとなるが、この場合上述のとおり、スラ
スト側１０ａの油膜が厚いのでオイルリング溝のスラス
ト側部分により多く集められることとなる。

第５図はピストンに作用する側圧力とクランク角との特
性を示し、第５図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ低速回
転時、高速回転時の特性を示す。図から明らかなように
、低速回転時には、爆発行程時の側圧力Ｆ２に対して圧
縮行程時の側圧力Ｆ１は非常に小さい。一方高速回転時
には、側圧力Ｆ１はＦ２と略同じ大きさになっており、
さらに高回転時には側圧力Ｆ１はＦ２より大きくなる場
合も考えられる。

本発明者は、上記原理図、及び特性図からピストンのオ
イル逃し穴は、スラスト側と反スラスト側とでは、その
等価断面積を異ならせることにより、側圧力に応じた潤
滑作用が得られ、かつオイル消費量を低減できることを
見い出した。

そこで本発明は、内燃機関のピストンにおいて、オイル
リング溝にオイル逃し穴を形成するに際し、ピストンの
スラスト側部分のオイル逃し穴の総等価断面積と反スラ
スト側の総等価断面積とを異なる大きさとしたことを特
徴としている。

ここで、等価断面積とは、オイル逃し穴の断面積をオイ
ルの流動抵抗が大きいほど小さくなるように換算した面
積である。そしてピストンのスラスト側又は反スラスト
側のいずれの側の等価断面積を大きくするかは、内燃機
関が低速型か、高速型かによって選択する。即ち低速型
内燃機関用ピストンにおいては、ピストンのスラスト側
の総等価断面積を大きくし、高速型内燃機関用ピストン
においては、反スラスト側の総等価断面積を大きくする
。

〔作用〕

本発明では、圧縮行程におけるピストンの上騨に伴って
スラスト側により厚い油膜が形成され、この油膜は、爆
発行程におけるピストンの下降に伴って、オイルリング
溝に保持されるとともに、総等価断面積の大きい側のオ
イル逃し穴からより多（ピストン内方に流入し、クラン
ク室内に落下する。そしてこの場合、低速型内燃機関用
ピストンでは、スラスト側のオイル逃し穴の総等価断面
積が大きくなっており、そのためこのスラスト側に厚く
形成されている油膜はオイルリング溝のスラスト側部分
に多くかき集められた後、スラスト側のオイル逃し穴か
ら容易確実にピストン内方に流入し、クランク室に落下
する。そのためシリンダ内壁に残る量が減少し、オイル
消費量が低減されるとともに、側圧力に応じた潤滑が行
われる。

また、高速型内燃機関用ピストンでは、オイルリング溝
のスラスト側部分に多くかき集められた潤滑油の所定量
は、等価断面積の大きい反スラスト側に移動し、該反ス
ラスト側のオイル逃し穴からピストン内方に流入する。

そのため、側圧力が大きくなっている反スラスト側も確
実に潤滑され、かつオイル消費量が低減する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図は本発明の一実施例による内燃機関
のピストンを示す０図において、１０はピストンであり
、これは常用回転速度が２０００〜３０００ｒｐ＋ｓ程
度の低速型４サイクルエンジンに使用されるものである
。このピストン１０は円筒状のスカート部１の上端にピ
ストンヘッド２を一体形成し、さらに該スカート１の内
面に該ピストンＩＯをコネクチングロッドの上端に連結
するためのピストンピンボス３を一体形成してなるもの
である。

上記ピストン１０の第１図におけるピストンピンボス３
より左側部分には、内燃機関の爆発行程において大きな
側圧力が作用し、本実施例でｔよこの左側部分をスラス
ト側１０ａとし、また右側部分を反スラスト側１０ｂと
する。

また、上記ピストンピンボス３にはコネクチングロッド
の上端部を挿入するためのコンロッド挿入部３ｂ及びピ
ストンピンを挿入するためのピン穴３ａが形成されてい
る。また上記ピストンヘッド２の外周面には、上から順
にトップリング溝２ａ、セカンドリング溝２ｂ及びオイ
ルリング溝２Ｃが凹設されている。

そして上記オイルリング溝２Ｃの底壁の、スラスト側１
０８部分には６個のオイル逃し穴４ｂが、反スラスト側
１０ｂ部分には４個のオイル逃し穴４Ｃがそれぞれ放射
状に形成されている。そしてこのオイル逃し穴４ｂ、４
ｃは同一径のもので、いずれもオイルリング溝２ｃとピ
ストン１０の内部空間５とを連通している。ここでオイ
ル逃し穴４ｂ、４ｃは同一径で、同一長さであることが
ら、この各オイル逃し穴１個当たりのオイルに対する流
動抵抗は同一であり、各々の流動抵抗が大きいほど小さ
く定義される等価断面積は同じである。

従って各等価断面積をスラスト側１０ａ、反スラスト側
１０ｂにおいて合計した総等価断面積は、スラスト側１
０ａの６に対して反スラスト側１゜ｂは４となり、スラ
スト側１０ａの総等価断面積は反スラスト側１０ｂより
大きいこととなる。

また上記ピストンピンボス３部分には、オイルリング溝
２ｃとピストン１０．の内部空間５とを連通ずるオイル
逃し穴４ａが、ピストンピン穴３ａの軸線と平行に、か
つ等間隔ごとに貫通形成されている。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例ピストン１ｏを使用した低速型エンジンにおい
ては、第５図（ａ）に示すように、ピストン１０の、ス
ラスト側１０ａに作用する側圧力Ｆ２は、反スラスト側
１０ｂに作用する側圧力Ｆｌよりはるかに大きい。一方
上記第４図の場合と同様に、シリンダ内壁に形成される
油膜はスラスト側１０ａ側が反スラスト側１０ｂ側より
厚くなっている。従って上記大きな側圧力に対しても確
実に潤滑できることとなる。

この場合、爆発行程におけるピストン１０の下降に伴っ
てシリンダ内壁の油膜をかき落とす必要があり、オイル
リング溝２Ｃのスラスト側１０ａ側部分では、油膜が厚
い分だけ多量の潤滑油がかき集められることとなるが、
このスラスト側１０ａ側には反スラスト側１０ｂ側より
多くのオイル逃し穴４ｂが設けられており、つまり潤滑
油量に応じて等価断面積が大きくなっている。従ってこ
の潤滑油は多量であるが、容易確実にピストン１０の内
部空間５内に流入し、クランク室に落下する。その結果
潤滑油は、シリンダ内壁にはほとんど残らないので、そ
の分オイル消費量が低減されることとなる。

第６図は、本発明の第２実施例によるピストンを示し、
本実施例ピストン１０は常用回転速度が６０００ｒｐ−
程度の高速型４サイクルガソリンエンジンに使用される
。図において第１図と同一符号は同−又は相当部分を示
す。

本実施例では、ピストン１０のスラスト側１Ｏａ１反ス
ラスト側１０ｂにそれぞれ４個、６個のオイル逃し穴４
ｂ、４ｃを設けたものであり、総等価断面積はスラスト
側ｔＯａより反スラスト側１０ｂの方が大きくなってい
る。

本実施例のエンジンでは、第５図（ｂ）に示すように、
ピストン１０の反スラスト側１０ｂに作用する側圧力Ｆ
ｌはスラスト側１０ａに作用する側圧力Ｆ２と略同じ大
きさになっている。従って反スラスト側ｆｏｂ側もスラ
スト側１０ａ側と同様に潤滑することが望ましい。

本実施例においても、ピストン上昇時には、上記第１実
施例と同様に、スラスト側の油膜が厚く形成される。一
方、ピストン下降時にはスラスト側の多量の潤滑油のう
ち所定量は、反スラスト側ｌＯｂの総等価断面積がスラ
スト側１０ａより大きいことから、スラスト側１０ａの
オイル逃し穴４ｂからすぐに内部空間５に流入した残り
のオイルは、オイルリング溝２Ｃに沿って反スラスト側
１０ｂ側に移行し、しかる後該反スラスト側１０ｂ側の
オイル逃し穴４Ｃから内部空間５に流入する。従って本
来油膜の薄い反スラスト側１０・ｂ側にも潤滑油が充分
に供給され、確実に潤滑されることとなり、かつ、シリ
ンダ内壁の潤滑油は、これらのオイル逃し穴４ｂ、４Ｃ
により確実にクランク室にかき落とされるから、オイル
消費蓋も節減される。

なお、上記実施例では、オイル逃し穴が４個。

６個の場合について説明したが、このオイル逃し穴の数
量はこれに限定されるものでないのは当然であり、要は
総等価断面積をスラスト側と、反スラスト側とで異なる
ものとすればよい。

また上記実施例では、４サイクルエンジンについて説明
したが、本発明は、４サイクルエンジン川ピストンに限
定されるものではなく、クランク室に収容された潤滑油
でもってピストンとシリンダ内壁との摺動面を潤滑する
ようにしたものであれば、２サイクルエンジンにも適用
できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る内燃機関のピストンによれば
、オイル逃し穴の総等価断面積をピストンのスラスト側
と反スラスト側とで異なる大きさとしたので、オイル消
費量を低減でき、かつピストンの側圧力に応じた潤滑が
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による内燃機関のピストン
の断面平面図、第２図は第１図のｎ−ｎ線断面図、第３
図は第１図のｍ−ｍ線断面図、第４図は潤滑作用を説明
するためのもので、第４図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞ
れ圧縮行程、爆発行程の構成図、第５図（ａ）は低速回
転時の側圧カークランク角特性図、第５図（ｂ）は高速
回転時の側圧カークランク角特性図、第６図は本発明の
第２実施例の断面平面図である。図において、２ｃはオイルリング溝、４ｂはスラスト側
のオイル逃し穴、４Ｃは反スラスト側のオイル逃し穴、
５は内部空間、１０はピストンである。特許出願人　　　　　　ヤマノ＼発動機株式会社代理人
　弁理士　　　　下車　努第４図一４０９− 第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）オイルリング溝とピストンの内部空間とを連通す
る複数のオイル逃し穴が形成された内燃機関のピストン
において、上記各オイル逃し穴の断面積をオイル流動抵
抗が大きい程小さくなるよう換算して等価断面積とし、
ピストンの爆発力による側圧力が作用するスラスト側部
分のオイル逃し穴の総等価断面積と、上記側圧力が作用
しない反スラスト側部分のオイル逃し穴の総等価断面積
とを異なる大きさとしたことを特徴とする内燃機関のピ
ストン。
（２）上記ピストンが、低速型内燃機関に用いられるも
のであり、上記スラスト側のオイル逃し穴の総等価断面
積を反スラスト側のオイル逃し穴の総等価断面積より大
きくしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
内燃機関のピストン。
（３）上記ピストンが、高速型内燃機関に用いられるも
のであり、上記反スラスト側のオイル逃し穴の総等価断
面積をスラスト側のオイル逃し穴の総等価断面積より大
きくしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
内燃機関のピストン。